不同类型光缆对地表和井中分布式声波传感信号质量的影响研究

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作者 邓宝 李俊伦 +2 位作者 方大为 张立树 倪红玉 《地震学报》 北大核心 2025年第4期569-593,共25页

近年来,分布式声波传感技术(DAS)以其低成本、高密度、可实时观测等优势在地震学等多个学科领域迅速发展并得到了广泛应用。光纤作为DAS观测系统中重要的传感元件,其本身结构可直接影响数据采集质量,进而影响数据分析结果;同时光纤的物... 近年来,分布式声波传感技术(DAS)以其低成本、高密度、可实时观测等优势在地震学等多个学科领域迅速发展并得到了广泛应用。光纤作为DAS观测系统中重要的传感元件,其本身结构可直接影响数据采集质量,进而影响数据分析结果;同时光纤的物理特性还会影响野外观测成本和观测难度。然而,如何在地球物理观测中选择合适的光纤依然缺乏定量参考。为此,本文根据地震数据的关键特征定义了一套评价指标,用来定量评估DAS观测数据的质量;然后,针对地表浅埋布设DAS设备和垂直井中布设DAS设备两种主要的地震观测系统,设计了对比试验方案,并分别选取不同型号的光缆进行主、被动源数据采集。最后,对不同型号光缆观测信号的各项指标进行评价和排名,从而筛选出综合表现最优的光缆。结果表明,相同观测条件下不同型号光缆采集的振动信号数据质量存在较为明显的差异,尤其是在井中采集的DAS数据。因此,选取合适的光缆进行观测有助于采集高质量的DAS数据,为后续监测地下微小震动信号及可靠的地下结构成像奠定基础。 展开更多

关键词 分布式声波传感 光缆 地震信号采集 数据质量

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煤矿采空区覆岩破裂分布式声波传感监测 被引量：2

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作者 曹凯 吴建宁 +4 位作者 卢渊 庞小龙 贺志华 于晓清 王玄 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期125-135,共11页

煤矿采空区覆岩破裂信号作为开采沉陷的前兆特征,对其开展监测有助于预警采空区塌陷事件。但现有手段难以实现大范围、全方位、分布式的监测。以我国宁东矿区羊场湾煤矿为研究区域,引入分布式声波传感技术(distributed acoustic sensing... 煤矿采空区覆岩破裂信号作为开采沉陷的前兆特征,对其开展监测有助于预警采空区塌陷事件。但现有手段难以实现大范围、全方位、分布式的监测。以我国宁东矿区羊场湾煤矿为研究区域,引入分布式声波传感技术(distributed acoustic sensing,简称DAS)对采空区覆岩破裂信号开展连续监测。针对DAS数据信噪较低的问题,对比试验了5种去噪方法。对预处理后的信号开展时频分析,提取覆岩破裂信号;进一步将DAS信号转换为递归图以构建数据集,训练基于卷积神经网络的覆岩破裂信号智能识别模型。结果表明,同步压缩小波变换能够很好地压制DAS数据的噪声。覆岩破裂信号与非覆岩破裂信号的递归图之间具有明显区别,训练得到的VGG-16模型在分类二者的任务上实现了85%的准确率。因此,利用DAS技术监测覆岩破裂具有可行性,本研究所提出的基于递归图和卷积神经网络VGG-16的深度学习方法可实现对覆岩破裂信号的智能识别。研究成果为后续开发基于DAS系统的开采沉陷智能预警系统提供了一定技术支撑。 展开更多

关键词 煤矿采空区 分布式声波传感 地球物理探测 覆岩破裂 机器学习

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基于相位光时域反射的光纤分布式声波传感研究（英文） 被引量：8

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作者 尚盈 王晨 +3 位作者 刘小会 王昌 赵文安 彭刚定 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期173-177,共5页

文中提出了一种光纤分布式声波传感方案。作用在传感光纤上的声波信号导致后向瑞利散射光的相位变化,将含有声波信息的后向瑞利散射信号注入到迈克尔逊干涉仪,并采用相位载波解调算法解调出相位信息。实验中采用压电拉伸器模拟声波振动... 文中提出了一种光纤分布式声波传感方案。作用在传感光纤上的声波信号导致后向瑞利散射光的相位变化,将含有声波信息的后向瑞利散射信号注入到迈克尔逊干涉仪,并采用相位载波解调算法解调出相位信息。实验中采用压电拉伸器模拟声波振动,分布式声波传感系统实现了10 m的空间分辨率以及平坦的频响。 展开更多

关键词 分布式声波传感 相位载波 干涉仪 频响

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光纤分布式声波传感技术在石油行业的研究进展 被引量：14

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作者 孙琪真 范存政 +4 位作者 李豪 闫宝强 闫志君 余刚 刘德明 《石油物探》 CSCD 北大核心 2022年第1期50-59,77,共11页

基于相位敏感光时域反射的光纤分布式声波传感技术(DAS)具有长距离、高灵敏、高空间分辨率、低成本、无源、抗电磁干扰等显著优势,非常契合石油行业中的地震勘探和管道监测等需求。从石油行业的应用需求出发,介绍了光纤DAS技术的基本原... 基于相位敏感光时域反射的光纤分布式声波传感技术(DAS)具有长距离、高灵敏、高空间分辨率、低成本、无源、抗电磁干扰等显著优势,非常契合石油行业中的地震勘探和管道监测等需求。从石油行业的应用需求出发,介绍了光纤DAS技术的基本原理和解调技术,并阐述了近年来该研究领域在信噪比增强、探测距离扩展和采样率提升等方面所取得的最新研究成果。此外,重点总结了国内外在光纤DAS技术商用化方面的研究进展,分析比较了不同企业和机构研发的DAS产品的特点、性能和应用潜力。同时,重点针对光纤DAS技术在VSP测井、微地震探测和管道泛感知监测等领域的应用案列进行了阐述,展现出极强的市场竞争力。光纤DAS技术在未来石油行业中的应用研究方面,应加强数据超保真和多分量检波DAS的进一步研究。 展开更多

关键词 光纤传感 分布式声波传感技术 井中地球物理 VSP 微地震 地震波检测 管道检测

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新型微结构光纤分布式声波传感技术及应用 被引量：15

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作者 刘德明 贺韬 +1 位作者 许志杰 孙琪真 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期296-309,共14页

介绍了一种新型分布式微结构光纤及微结构光纤分布式声波传感技术.通过在普通通信光纤的纤芯采用精密光刻技术连续制备纵向微结构散射单元,形成一种新型分布式微结构光纤(distributed microstructure optical fiber,DMOF).基于这种DMOF... 介绍了一种新型分布式微结构光纤及微结构光纤分布式声波传感技术.通过在普通通信光纤的纤芯采用精密光刻技术连续制备纵向微结构散射单元,形成一种新型分布式微结构光纤(distributed microstructure optical fiber,DMOF).基于这种DMOF研制的微结构光纤分布式声波传感系统(microstructure fiber distributed acoustic sensor,MF-DAS),采用微结构光散射增强,MF-DAS传感信号的信噪比得到大幅提升;通过微结构光纤链路均衡,大幅度降低MF-DAS近远端传感信号差值;提出微结构光时域反射(microstructure optical time domain reflection,M-OTDR)时隙分插复用扩频,显著增大了分布式声波探测频响带宽.这种新型的MF-DAS系统具备高灵敏、大尺度、宽频响等优越性能,在地下及水下声波信息获取、重大基础设施内部损伤探测与外部侵害安全监测等领域具有十分广阔的应用前景. 展开更多

关键词 分布式微结构 微结构光纤 光纤传感 分布式声波传感 微结构光时域反射

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基于分布式声波传感阵列的地震动事件定位可行性研究 被引量：2

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作者 刘威 朱鸿鹄 +4 位作者 张汉羽 王涛 于大勇 李杰 施斌 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1804-1813,共10页

基于在云南省宾川县开展的现场试验,探究频率-波数分析技术应用于分布式光纤声波传感(DAS)数据处理的可行性,分析该技术在判断地震动事件所在方向的应用效果,在此基础上,探讨频率-波数分析法的偏差来源,并提出减小定位误差、提高分辨能... 基于在云南省宾川县开展的现场试验,探究频率-波数分析技术应用于分布式光纤声波传感(DAS)数据处理的可行性,分析该技术在判断地震动事件所在方向的应用效果,在此基础上,探讨频率-波数分析法的偏差来源,并提出减小定位误差、提高分辨能力的措施。研究结果表明,DAS阵列的方向偏差为2.37°,相较于检波器阵列,其判断精确度更高。使用特殊设计的光缆提升应变的传递效率、使用锚固装置增强缆-土之间耦合效果以及改变DAS阵列的几何形态捕获多方向的震动信息等措施可以有效减少定位误差,提高分辨能力。 展开更多

关键词 分布式声波传感(DAS) 地球物理探测 分布式光纤传感(DFOS) 地震动事件定位

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基于分布式声波传感的大地探测技术研究进展 被引量：8

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作者 刘威 朱鸿鹄 +1 位作者 王涛 程刚 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期29-41,共13页

作为一种长距离、分布式、实时监测的新型光纤传感技术,分布式声波传感技术自问世以来便受到了广泛关注。近年来,研究者们围绕DAS技术展开了大量探索性试验,并在大地探测领域取得了重要进展。从DAS工作原理出发,阐述了DAS的基本概念,对... 作为一种长距离、分布式、实时监测的新型光纤传感技术,分布式声波传感技术自问世以来便受到了广泛关注。近年来,研究者们围绕DAS技术展开了大量探索性试验,并在大地探测领域取得了重要进展。从DAS工作原理出发,阐述了DAS的基本概念,对比了地震仪和DAS仪器的性能;之后通过回顾数个具有代表性的试验,详细介绍了DAS在油气勘探、天然地震观测、结构成像等大地探测领域的应用进展,最后总结了基于DAS的大地探测技术体系当前存在的瓶颈,分析了该技术体系今后的发展趋势。 展开更多

关键词 分布式声波传感 地球物理探测 分布式光纤传感

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基于螺旋缠绕光纤的分布式声波传感三分量信号采集机理研究 被引量：5

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作者 曹丹平 律军军 +2 位作者 孙上饶 马国旗 尹教建 《石油物探》 CSCD 北大核心 2022年第1期60-69,共10页

常规分布式光纤声波传感(DAS)技术利用光纤对轴向应变敏感的特点开展单分量信号采集,在开展三分量振动信号采集时,通常需要对光纤进行螺旋缠绕布置。在采用不同的角度进行缠绕时,光纤的轴向位置必然不同,导致光纤对X,Y,Z 3个方向的振动... 常规分布式光纤声波传感(DAS)技术利用光纤对轴向应变敏感的特点开展单分量信号采集,在开展三分量振动信号采集时,通常需要对光纤进行螺旋缠绕布置。在采用不同的角度进行缠绕时,光纤的轴向位置必然不同,导致光纤对X,Y,Z 3个方向的振动信号具有不同的敏感性。针对上述问题,通过建立单根螺旋缠绕光纤的数学模型,确定了光纤轴向应变的影响因素,推导了螺旋光纤轴向应变与光纤所在位置处3个方向真实应变之间的数学映射关系,定量分析了不同缠绕角度、不同旋转角度条件下三分量振动信号对光纤轴向应变的影响,并采用波动方程模拟的三分量数字信号对螺旋光纤轴向应变所接收到的等效信号进行了验证。分析结果表明,螺旋光纤在轴向方向上采集到的信号强度取决于X,Y,Z三分量信号自身的强度、光纤缠绕角度以及缠绕过程中光纤各点的相对空间位置,随着缠绕角度的增大,螺旋光纤对沿缠绕轴方向的地震波信号敏感性增强,对垂直于缠绕轴方向的信号敏感性减弱,垂直于缠绕轴方向的两个分量地震波信号在数值上呈现出周期性和互补性变化规律,为利用螺旋缠绕光纤开展分布式声波传感三分量振动信号的采集提供了理论基础。 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感 三分量振动信号 螺旋缠绕光纤 轴向应变 缠绕角度

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椭圆缠绕式分布式光纤矢量声波传感器技术研究(特邀) 被引量：1

9

作者 范存政 石正宣 +4 位作者 陶禹然 金晗宇 李豪 闫志君 孙琪真 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期269-278,共10页

声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困... 声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困难,无法大规模布设的瓶颈,无法满足大范围监测需求。针对该问题,提出了基于椭圆缠绕式光纤矢量声波传感技术,利用不同光纤缠绕角度的方向响应差异性实现不同入射方向声波信号的解耦,实现矢量声波探测。具体来说,基于不同的缠绕角度会改变光缆方向响应的特点,设计了具有周期性多缠绕角椭圆缠绕结构的矢量传感光缆,基于空间匹配的矢量声波解调算法,每个传感单元可利用方向响应的差异性实现矢量声波解耦。为了验证方案可靠性,设计并制备了三缠绕角的矢量传感单元,探测结果表明特定缠绕角度的螺旋结构具有高稳定性的方向响应及高线性的声波响应能力,可实现均方根误差为3.8°的声波入射角监测及误差小于0.15 Pa的矢量声波探测能力。上述研究证明了该方案的可行性,未来可为水下安全监测、油井资源勘探等多个领域提供分布式矢量声波数据,为深地深海探测提供技术支持。 展开更多

关键词 矢量传感 光纤声波传感 分布式声波传感 螺旋缠绕光缆

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分布式光纤声波传感技术优化煤层气水力压裂微震震源定位 被引量：3

10

作者 华豪 程冰洁 +3 位作者 徐天吉 严震乾 高波 何成 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期191-204,共14页

【目的】为了达到安全且高效的压裂效果,通常需要对储层压裂过程实现及时、准确的微地震监测,用于分析和评估压裂效果。【方法】通过在煤层气储层钻井的套管外永久式地布置光纤,实现了基于分布式光纤声波传感技术(distributed optical f... 【目的】为了达到安全且高效的压裂效果,通常需要对储层压裂过程实现及时、准确的微地震监测,用于分析和评估压裂效果。【方法】通过在煤层气储层钻井的套管外永久式地布置光纤,实现了基于分布式光纤声波传感技术(distributed optical fiber acoustic sensing,DAS)进行全井段、宽方位、高密度煤层水力压裂改造过程微振动的实时监测,并进一步提出了一种基于波形走时信息和震源约束映射算法的微震源定位新方法。首先,通过计算光纤采集数据中道间相似系数识别有效微震事件。其次,根据P波和S波波形顶点获得在光纤中的入射位置,并采用长短时差能量比法获取波形走时差用于确定微震事件距光纤的空间距离。最后,结合入射光纤位置和震源距监测光纤距离进行震源约束映射定位。【结果和结论】结果表明:光纤采集过程中,DAS对于地震波具有很强的方向敏感性。表现为对0°入射角的P波敏感,对90°入射角的P波则基本不敏感;对45°入射角的S波敏感,但对90°入射角的S波不敏感。在噪声强度一致的情况下,基于不同标距长度的波场采样效果显著性顺序为:1 m>10 m>100 m,在噪声强度为300%时,1 m空间采样数据仍能展现出相对连续的波形特征,明显突出50 Hz的震源子波。预测缝网展布走向以NNW-SSE为主,与区域最大主应力方向一致,平台内大部分压裂缝网预测误差在10 m内。在四川盆地川南煤田M井田的应用实践进一步表明,基于约束定位算法得到的预测结果与实验验证结果一致,能够有效指示煤储层压裂缝网区域,对致密、低孔渗油气藏开采效率的提升具有重要意义。 展开更多

关键词 煤层气 水力压裂 微震监测 震源定位 分布式光纤声波传感 约束映射

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基于分布式声波光纤传感技术的岩土勘察方法研究 被引量：1

11

作者 洪成雨 周子平 +3 位作者 娄在明 郭震 谭俊卿 苏栋 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期171-178,共8页

为解决城市地铁盾构穿越不良地质勘探时的范围大、精细化困难等问题,依托惠深城际铁路工程,采用分布式声波光纤传感(distributed acoustic sensor,DAS)技术开展城市地下不良地质体大范围、高精度勘探方法研究。首先,研究背景噪声扩展空... 为解决城市地铁盾构穿越不良地质勘探时的范围大、精细化困难等问题,依托惠深城际铁路工程,采用分布式声波光纤传感(distributed acoustic sensor,DAS)技术开展城市地下不良地质体大范围、高精度勘探方法研究。首先,研究背景噪声扩展空间自相关(extended spatial auto correlation,ESPAC)法对地下岩土体信息的反演成像理论方法,通过建立声波光纤动应变与地下剪切波速度场的关联性反演地下岩土体信息及赋存溶洞的位置与规模;然后,结合现场钻孔勘探与电磁波扫描获取的岩土体信息进行系统的对比验证。研究表明:DAS-ESPAC法清晰反演了地下40 m深范围内剪切波速场的分布特征,基于剪切波速场分布进一步反演了地下岩土体分层、类型、规模及空间分布,探明了粉质黏土与灰岩的分界界面,对于溶洞规模与分布反演误差达到1 m级,相关的勘探信息与钻探详勘数据、补勘数据、地球物理勘探数据吻合较好。 展开更多

关键词 分布式声波光纤传感技术 扩展空间自相关法 盾构隧道 地质勘察 地层信息 溶洞

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高干扰环境下基于分布式光纤声波传感的微弱语音信号检测

12

作者 张晨思 王茂宁 +5 位作者 钟羽中 张建伟 刘严才 闫海卫 王伟 晏世伟 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第2期29-39,共11页

分布式光纤声波传感器(DAS)可用于隧道塌陷事故中的人员搜救、人声信号定位。但在基于DAS的语音活动检测(VAD)中,使用户外采集的真实数据进行语音提取面临着以下问题:受限于嘈杂的现场环境和有限的采集信号方式,收集到的语音易被复杂强... 分布式光纤声波传感器(DAS)可用于隧道塌陷事故中的人员搜救、人声信号定位。但在基于DAS的语音活动检测(VAD)中,使用户外采集的真实数据进行语音提取面临着以下问题:受限于嘈杂的现场环境和有限的采集信号方式,收集到的语音易被复杂强噪声干扰,无法获得干净的语音数据用于监督训练。为了解决上述问题,本文提出一种基于短期自相关特征的算法(ST-ACF)进行语音活动检测,结合了音高信息和自相关函数检测语音帧的相关谐波特征,使得算法在极低信噪比(小于-10 dB)的DAS环境下仍能提取所有有效人声。ST-ACF算法包括预去噪阶段和语音检测阶段。在预去噪阶段,基于对语音音高信息周期性的研究,设计双通道时间窗口,对两类典型噪声进行预去噪。在语音检测阶段,提出一种改进式自相关函数,考虑特征值和变化幅度两个维度,通过其乘积最大化语音和噪音之间的距离,提高了算法对临界数据的处理能力。算法改进后能得到与特征出现频率匹配的最佳频谱窗口,可利用其寻找局部谐波,并通过分析局部谐波区分语音和非语音。实验使用DAS真实数据和NOISEX-92数据集中的6类噪声,采用指标误帧率对算法进行评估。结果表明,ST-ACF在高能噪声环境中表现优异,误帧率仅为19.74%,相较于基线算法提升了5.91%;同时,在DAS数据集上,ST-ACF也表现出最佳性能。总体而言,通过时间窗口和自相关函数的改进,ST-ACF在处理DAS语音数据时表现出色,对不同噪声环境都具有良好的检测性能,展现出应用于多种复杂场景的潜力,拓展了基于分布式光纤语音信号处理方向的研究。 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感 语音端点检测 低信噪比 音高信息 自相关函数

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分布式光纤声波传感及其进展研究

13

作者 王龙生 谢欣 +1 位作者 姚猛 邹辉 《光通信研究》 北大核心 2025年第5期98-107,共10页

分布式光纤传感技术以光纤作为传感传输媒介,通过在光纤沿线位置获取声波振幅和相位并进行处理得到其相应信息,具有体积小巧、灵敏度高、本征绝缘、抗电磁干扰和可多路复用等明显优势,因此在声波探测领域得到了广泛应用。文章首先概述... 分布式光纤传感技术以光纤作为传感传输媒介,通过在光纤沿线位置获取声波振幅和相位并进行处理得到其相应信息,具有体积小巧、灵敏度高、本征绝缘、抗电磁干扰和可多路复用等明显优势,因此在声波探测领域得到了广泛应用。文章首先概述了分布式光纤声波传感(DAS)系统的结构及其解调方法,对空间分辨率与传感距离、响应频率和信噪比提升层面发展进程进行了论述。接着介绍了DAS系统在周界安全、地震波探测、铁路监测和电力监测应用领域的发展。最后,对DAS系统的未来进行展望,首先需要注意在保持优良信噪比的情况下尽可能延长距离以及提高精度;其次,需要解决不同场景下应用的适应性问题,以确保工作时具有良好的稳定性;最后,需要探索光纤传感与其他学科多领域结合的方法。 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感 瑞利散射 光电探测 相位解调

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分布式光纤声波传感技术研究进展 被引量：38

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作者 蔡海文 叶青 +2 位作者 王照勇 卢斌 曹玉龙 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期41-58,共18页

分布式光纤声波传感技术可以实现动态应变的长距离、分布式、实时定量检测,在重要场所和重大基础设施的安防监测、大型结构的健康监测、油气资源勘探等领域有广阔的应用前景.该文在对分布式光纤声波传感技术的发展历程和研究进展进行回... 分布式光纤声波传感技术可以实现动态应变的长距离、分布式、实时定量检测,在重要场所和重大基础设施的安防监测、大型结构的健康监测、油气资源勘探等领域有广阔的应用前景.该文在对分布式光纤声波传感技术的发展历程和研究进展进行回顾和评述的基础上,重点介绍其课题组在基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤声波传感技术取得的研究进展,包括信号的高保真获取、参数指标提升和工程应用研究3个方面. 展开更多

关键词 光纤传感 分布式声波传感 相位敏感光时域反射计:瑞利散射

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利用分布式光纤声波传感器监测大容量气枪震源信号 被引量：6

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作者 李孝宾 宋政宏 +2 位作者 杨军 曾祥方 王宝善 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期1255-1265,共11页

近年来出现的新型高密度地震观测系统——分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)有望提高地震成像的空间分辨率。为探索该技术在监测介质动态变化方面的应用,在云南省宾川县布设了长约180m的传感光缆,对9.6km外的宾... 近年来出现的新型高密度地震观测系统——分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing,DAS)有望提高地震成像的空间分辨率。为探索该技术在监测介质动态变化方面的应用,在云南省宾川县布设了长约180m的传感光缆,对9.6km外的宾川大容量气枪震源的激发信号进行了监测。在为期2d的实验期间,对气枪震源进行了24次高重复激发,采用时频域加权相位叠加算法对多炮和多道记录进行叠加处理,得到了高质量的地震波信号,与共址观测的地震仪记录具有较高的一致性。通过此次观测实验,初步验证了利用DAS监测大容量气枪震源信号的可行性,未来有望将其推广应用于高分辨率4D地震成像研究中。 展开更多

关键词 大容量气枪 分布式光纤声波传感 台阵技术

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uDAS®分布式光纤传感地震仪及其应用 被引量：7

16

作者 冉曾令 饶云江 +5 位作者 王熙明 肖彦波 余刚 安树杰 陈沅忠 吴俊军 《石油物探》 CSCD 北大核心 2022年第1期41-49,共9页

设计了一种超灵敏分布式声波传感地震仪(uDAS®),该仪器以高性能相敏型光时域反射仪为基本构架,利用多频和随机光纤激光放大技术,结合干涉解调方法,实现了瑞利散射光信号相位的精确解调,可用于外界声波/振动信号的高精度拾取。实验... 设计了一种超灵敏分布式声波传感地震仪(uDAS®),该仪器以高性能相敏型光时域反射仪为基本构架,利用多频和随机光纤激光放大技术,结合干涉解调方法,实现了瑞利散射光信号相位的精确解调,可用于外界声波/振动信号的高精度拾取。实验结果表明,uDAS®在1~500Hz内噪声底达4.5pε/√Hz,同时具有线性幅度响应、长距离工作等特征。与电子检波器进行对比测试,二者的记录波形高度一致。uDAS®已初步应用于井中地震监测、微测井等勘探作业,获得了高质量的生产资料。此外,uDAS®在长期动态监测、管线监测等油气勘探与开发等业务中具有巨大的应用前景。 展开更多

关键词 分布式声波传感 uDAS® 相敏型光时域反射仪 瑞利散射 相位解调 油气勘探 井中地震监测 微测井

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分布式光纤声波传感微振动响应特征 被引量：3

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作者 姚艺 王一博 +1 位作者 王伟君 陈凌 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期713-730,共18页

分布式光纤声波传感技术(Distributed Acoustic Sensing, DAS)利用光纤中的瑞利散射来获取振动信息,具有高密度、低成本、可长时监测等优点,目前已经广泛应用于地震勘探领域.DAS系统可用于采集沿光纤轴向的应变或应变率,且DAS响应与地... 分布式光纤声波传感技术(Distributed Acoustic Sensing, DAS)利用光纤中的瑞利散射来获取振动信息,具有高密度、低成本、可长时监测等优点,目前已经广泛应用于地震勘探领域.DAS系统可用于采集沿光纤轴向的应变或应变率,且DAS响应与地震波传播方向和偏振方向有关.本文推导获得了不同震源模型的应变辐射花样,并通过数值模拟获得了不同震源机制和不同布设条件下的分布式光纤微振动数据.理论合成算例结果表明,P波的应变辐射花样和速度辐射花样在各类震源机制条件下都具有较为相似的形态,而S波的两种辐射花样在某些震源机制条件下具有较为明显的形态差异.此外,包含DC(Double Couple,双力偶)成分震源的S波DAS响应记录与常规速度检波器记录相比,极性反转的位置具有较大差异. 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感 震源机制 微振动响应特征 速度辐射花样 应变辐射花样

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分布式光纤声波传感系统记录的交通噪声的干涉处理分析 被引量：12

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作者 曹卫平 黄旭日 +3 位作者 姚海 胡叶正 徐云贵 唐静 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2530-2539,共10页

分布式光纤声波传感系统(DAS)是近年来迅速发展的高密度、低成本的地震观测设备,已经在基于面波的速度层析反演、反射成像、微地震监测等多个领域显示巨大潜力.本文基于美国加利福尼亚州Garner Valley实验中DAS记录的交通噪声数据,分析... 分布式光纤声波传感系统(DAS)是近年来迅速发展的高密度、低成本的地震观测设备,已经在基于面波的速度层析反演、反射成像、微地震监测等多个领域显示巨大潜力.本文基于美国加利福尼亚州Garner Valley实验中DAS记录的交通噪声数据,分析交通噪声数据特点,并利用地震干涉方法从交通噪声记录提取出近地表传播的面波信息.结果显示,利用记录时长6 s的DAS记录的车辆噪声数据,可以提取与主动源数据信号信噪比略高、特征一致的面波记录.同时,分析比较了互相关干涉、反褶积干涉和互相干干涉三种方法.结果显示三种方法均能从Garner Valley实验中DAS系统记录的公路噪声中有效提取面波信息,其中的互相干干涉和互相关干涉结果具有较高的高信噪比,互相干干涉和反褶积干涉结果有更优的频带宽度. 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感系统 地震干涉 交通噪声 面波分析

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基于分布式光纤传感技术实现的小道距海上拖缆地震数据采集系统 被引量：8

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作者 何向阁 文鹏飞 +3 位作者 杨辉 古利娟 卢海龙 张敏 《石油物探》 CSCD 北大核心 2022年第1期70-77,共8页

分布式光纤声波传感利用单根光纤作为传感单元,可实时捕捉光纤沿线的声波信号,是一种新型的空间连续声波采集技术。首次提出了基于分布式光纤传感技术的小道距海上光纤拖缆地震数据采集系统,拖缆中采用单根光纤依次缠绕在多个水听器骨... 分布式光纤声波传感利用单根光纤作为传感单元,可实时捕捉光纤沿线的声波信号,是一种新型的空间连续声波采集技术。首次提出了基于分布式光纤传感技术的小道距海上光纤拖缆地震数据采集系统,拖缆中采用单根光纤依次缠绕在多个水听器骨架上进而形成水听器阵列,不需要添加额外的分离器件,大大简化了采集系统的复杂度和制造工艺。最终实现的光纤拖缆道间距为1m,系统的声压噪声本底优于-40dB ref Pa/Hz。驻波管标定结果表明,该技术实现的水听器具有较好的声压响应一致性,声压灵敏度约为-157.8dB ref rad/uPa。湖上测试结果进一步验证了该采集系统的性能,可以清晰地采集到初至波以及由于多种界面连续反射产生的续至波。该光纤拖缆地震数据采集系统为海上地震采集提供了一种新的技术方案,小道距可以实现更精细的海底矿体成像分辨率,促进了海域天然气水合物勘探开发技术的发展。 展开更多

关键词 海上拖缆 光纤传感 分布式声波传感 水听器阵列 海上地震勘探 小道距

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基于Simulink的分布式光纤声波传感系统仿真实验 被引量：1

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作者 尹教建 尹超凡 +3 位作者 孙上饶 曹丹平 王文军 王玉斗 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第9期90-96,共7页

为将原理抽象、系统复杂的分布式光纤声波传感(DAS)系统引入物理实验教学,基于MATLAB/Simulink软件开发了DAS系统仿真实验。首先设计直接探测式DAS系统结构,然后给出激光器数学模型、分布式光纤背向瑞利散射数学模型、扰动施加数学模型... 为将原理抽象、系统复杂的分布式光纤声波传感(DAS)系统引入物理实验教学,基于MATLAB/Simulink软件开发了DAS系统仿真实验。首先设计直接探测式DAS系统结构,然后给出激光器数学模型、分布式光纤背向瑞利散射数学模型、扰动施加数学模型和光电探测器数学模型,最后搭建Simulink仿真实验平台。基于开发的仿真实验,仿真了不同参数下的DAS系统特性,结果表明,随着激光器线宽和频移率的增加,探测信号中的噪声强度近似线性增大,在系统中加入光放大器能够提高探测信号的信噪比,克服光电探测器的噪声干扰。该仿真实验操作简单、现象直观,可以使学生直观地接触光纤传感的前沿技术,更好地理解DAS系统的工作原理与动态特性,激发学生的实验兴趣,提高其编程能力和分析应用能力。 展开更多

关键词 分布式光纤声波传感系统 光纤背向瑞利散射 仿真实验 SIMULINK

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